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序論:在您撰寫金屬材料與熱處理時,參考他人的優秀作品可以開闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發您的創作熱情,引導您走向新的創作高度。
例如,在講到金屬材料及其力學性能時,筆者舉一個現實性、學生感興趣的中國第一艘航母“瓦良格”號實例,即現在的“遼寧艦”。該艦最初由蘇聯時期黑海造船廠設計建造,隨著20世紀90年代前蘇聯解體,建造工作停止。1999年,烏克蘭與澳門一家“旅游有限責任公司”簽訂協議,以2000萬美元的價格出售?!奥糜斡邢挢熑喂尽辟徺I“瓦良格”號航母的理由是,將其改造成一個大型海上綜合旅游設施。2002年3月4日,“瓦良格”號航母經過重重困難終于抵達航行的終點——中國大連港口。首先專家對它進行反測繪,測量船體使用材料、鋼材、抗打擊能力即沖擊韌性。緊接著筆者引入新課,金屬材料加工首先要合理選材,在選材中不斷創新,而且世界各國都在科學研究新型材料,從而推動科技的發展,對此學生樂于接受。舉例教學,辦法簡單,能馬上貼近學生的實際生活,可收到良好的教學效果。因此,在教學過程中教師要注意觀察生活,收集素材,以便在教學中使用,激發學生的學習興趣。
二、好奇心,激發學生的學習興趣
比如,講到金屬的導電性、導熱性、熱膨脹性時,為什么電動機機芯用純金屬、純鐵絲、純銅絲而不用合金?為什么家用廚房小鏟要木質手柄?在制定各類熱加工工藝(焊接、鑄造、鍛造和熱處理)時,必須考慮材料的導熱性,以防止材料在加熱或冷卻過程中發生變形或開裂;在鋪設鋼軌時,在兩根鋼軌銜接處應留有一定的空隙,以便使鋼軌在長度方向有膨脹的余地;在測量工件的尺寸時,也要注意熱膨脹的因素,以減小測量誤差;對精密儀器或機械零件,線膨脹系數也是—個非常重要的性能指標。另外,一般物體具有熱脹冷縮的物理特性,但還有特殊情況。學生聽到這里,急于想知道其中的奧秘。這時,筆者不急于講答案,而是話鋒一轉,且聽以后分解,讓學生帶著好奇心進入學習情境,激發學生的學習興趣。在教學中,由于強烈的好奇心的驅動,學生對金屬材料的性能分析這一原本枯燥的課題逐漸產生欲探討的興趣。這樣課堂教學效果又前進了一步。
三、小故事,大啟發
在講到沖擊韌性試樣時,為什么把它做成缺口形狀?引用北大教授張學政講到應力集中時,先講一個小故事:過去山村老百姓敲鑼時,鑼出現裂紋,為了防止裂紋蔓延,兩邊各鑿一個孔,使其延緩過度,這樣幾十年后原樣不變。接著講述原理:一塊布一拉,這個應力是均勻分布的,但是當你剪個口再拉,應力馬上就集中在這個刀口呈指數函數增加成千倍、萬倍地增加。應力大于材料的屈服強度,產生大的塑性變形,最后斷裂。所以工程上最可怕的問題是零件內部有裂紋,或者有棱角、尖角的切口,包括外部切口。這樣道理淺顯易懂,小故事,大道理,激發學生的學習興趣。培養了學生熱愛生活,善于觀察生活,尊重科學并運用科學的意識。
四、多媒體與傳統教學結合法,吸引學生注意力
例如鐵碳合金相圖講授:筆者先在黑板上畫出鐵碳合金相圖,不同彩色粉筆標出特性點、特性線,然后進行鐵碳合金相圖多媒體演示課件。這樣改變了傳統教學中粉筆加黑板的單一、呆板的表現形式,能將抽象、生澀、難懂的知識直觀化、形象化,激發學生學習興趣,調動其主動學習的積極性。這樣學生對新知識的學習更加形象、直觀、明了,便于自主學習,加快記憶,增加學習欲望。
五、理論聯系實際,學以致用
在講過碳素鋼、合金鋼、硬質合金以后,教師給學生布置任務:實習應用的刀具、量具,哪些是碳素鋼?哪些是合金鋼?哪種類型的硬質合金?牌號各是什么?熱處理如何?學生實習課時帶著任務尋找不同刀具、量具,歸納總結。最后課堂上,筆者會評價總結,讓學生明白理論知識與實踐應用相結合,學以致用。這種理論實踐一體化教學方法改變了傳統的理論教學和實踐相分離的教學形式,突破了實踐是理論的延伸和應用,是理論的附屬品的傳統教育理念,突出了教學內容和教學方法的應用性、綜合性、實踐性。它以理論傳授、實踐操作技能訓練為一體,集老師與學生雙向交流,小組協作討論為一體,增強了學生學習理論知識的興趣,促進了對理論知識的理解,提高了學生的實訓興趣和實際操作的能力,為今后走向工作崗位增強了適應能力。
六、小結
1金屬材料熱處理新工藝與技術
1.1激光熱處理技術激光熱處理技術主要是利用激光對金屬材料進行熱處理。由于激光穿透力強,因此可以實現其他熱處理方式達不到的效果,使金屬材料表面硬度增強,性能提高。使用電腦控制激光熱處理技術,可以大大提高效率,實現熱處理自動化。
1.2真空熱處理技術真空熱處理技術利用真空作為金屬材料熱處理的環境,可以縮短時間,提高效率,減少有毒氣體的排放,有明顯的節能效果和環保效果。目前,在一些發達國家,真空熱處理技術還在不斷研究和更新,力求在無氧環境的基礎上填充惰性氣體作為熱處理環境,使熱處理效率更高。
1.3超硬涂層技術超硬涂層技術可以提高材料表面硬度,使其更加耐用,提高性能,是目前應用范圍較為廣泛的熱處理技術之一。隨著現代金屬材料加工技術的不斷發展,超硬涂層技術采用電腦進行實時監控,方便該技術更好地應用。
1.4振動時效處理技術振動時效處理技術依靠振動原理穩定金屬材料性能,可以有效防止金屬材料變形。振動時效處理技術采用計算機設備進行監控,既可以減少生產時間,提高效率,還能夠降低成本,節能減耗,克服了傳統熱處理技術的不足。
2金屬材料熱處理工藝與技術展望
隨著金屬材料熱處理工藝與技術的不斷發展,誕生了許多熱處理技術。其中,可控氣氛熱處理就是較為成熟的熱處理技術之一??煽貧夥眨櫭剂x,就是一種可以控制和保護的氣氛,是一種保護金屬材料的氣體介質??煽貧夥湛梢杂行ПWo金屬材料的表面性能,使熱處理過程更為完善。對于鋼制工件而言,可控氣氛熱處理極為適合,可以給鋼材料提供更為妥善的保護。這是因為鋼在熱處理高溫中很容易被氧化,表面破壞較為嚴重,但可控氣氛熱處理卻能夠避免鋼被氧化。對于其他金屬材料而言,可控氣氛熱處理同樣適用,在尺寸上可以調控,使操作更加靈活。目前,可控氣氛熱處理的應用較為廣泛,但依然有很大的局限性。因此,未來的金屬材料熱處理工藝和技術需更加普及,才會有更廣泛的發展空間。
3結束語
[關鍵詞]金屬材料 熱處理 工藝
中圖分類號:TG156 文獻標識碼:A 文章編號:1009-914X(2016)27-0010-01
一、金屬材料結構與組織概述
從時間角度分析,在幾千年之前的鐵器時代中,金屬材料便出現在人們身邊,金屬材料被制作出生產勞動工具以及其它工具,與此同時,人們也清楚認識到了熱處理的作用。從當前的發展趨勢分析,在近幾年社會經濟與科學技術的不斷發展,我國金屬材料加工工藝已經得到了創新發展,并在國際中占據重要地位,尤其在工業技術產業的創新發展下,越來越多的領域加強重視金屬材料,應用最多的便是合金材料,從宏觀角度分析,無論哪一種材料,只有將其實施熱處理,將內部組織結構改善,才能發揮其作用[1]。從微觀角度分析,雖然經過熱處理加工工藝,金屬材料發生變化,但是金屬材料外部形狀以及化學成分不會發生變化,僅僅改善金屬構件內部的顯微組織,但是從整體角度分析,金屬材料的性能發生了重大變化。
二、金屬材料熱處理工藝的概述
所謂的熱處理便是將金屬的材料放到對應的容器之中,對其進行加熱、保溫、冷卻,將材料的表面、內部結構組織進行改變,是對金屬材料性能進行控制的一種工藝。從某個角度分析,金屬材料熱處理工藝的應用,可以進一步增強零部件耐磨損、抗疲勞的能力,還可以提高零件的整體使用強度,保證金屬材料的使用壽命。當然從經濟角度分析,金屬材料熱處理工藝能夠提高經濟效益,節約資源,避免產生污染[2]。熱處理工藝則是相關工作人員將金屬材料進行加熱,在加熱到一定溫度之后,根據材料大小以及形狀不同采取保溫措施,并對其進行冷卻,其中值得注意的是淬火的應用能夠將材料進行加熱與保溫,并在此之后將材料放入到水中進行冷卻,這種方式下金屬材料的硬度會得到提高,但是相應的脆度也會得到加強,因此為從根本上降低物體脆性,則需要將經過淬火之后的金屬工藝進行保溫,而后進行冷卻。
三、金屬材料與熱處理之間的關系
(一)熱處理預熱與金屬材料切削性能之間的關系
從全局出發分析,在當前我國金屬材料加工企業在熱處理預熱以及金屬材料切削方面存在聯系,這樣一來,則可以進一步提高金屬材料的屬性。除此之外,在金屬材料在熱處理預熱之后,金屬材料的內部結構會產生非常大的變化,只有經過預熱,金屬材料的內部結構會發生變化,當然只有經過預熱,才能進一步改善材料的硬度以及外形,才能將金屬材料的屬性得到改良。從某個角度分析,材料內部發生變化,金屬材料的切削性能得到改善,切割演變的比較簡單。由此可以了解到熱處理預熱能夠給金屬切割產生影響,是熱處理以及金屬材料之間十分重要的關鍵載體。
(二)熱處理溫度與金屬材料切邊之間的衡量關系
從整個熱處理過程中往往最為主要的便是要將其溫度掌握好,之所以需要做好這一點是因為金屬材料切邊會受到相關溫度的影響。在經過熱處理之后,物理狀態、硬度以及形態會發生重大變化,性能也會產生重大變化[3]。除此之外,在經過數據計算統計之后,與實際的情況相互對比,可以清楚了解到金屬切邊的性能發生重大變化。因此筆者認為在金屬材料與熱處理中需要掌握的便是材料數據,要保證溫度的合適性。
(三)熱處理與金屬材料韌性的關系
毋庸置疑,有非常多的金屬屬性存在缺陷,具有代表性的便是韌性不足、硬度不足,且有非常多的金屬材料在熱處理之后,其韌性會得到提高,金屬材料的作用也會得到發揮。當然,在熱處理之后,金屬材料的強度硬度會因為內部結構發生重大變化,其狀態比較穩定,性能也會得到改良。
四、金屬材料銹蝕、開裂問題分析
一般情況下,在金屬加熱中或者冷卻的過程中,如果刻意的拉伸則會改變材料本身的內部組織結構,往往會導致材料會因為外界環境影響而發生變化,從而出現鐵銹,這樣一來則會導致金屬材料的脆性增加,出現斷裂現象。從另外一個角度分析,金屬材料在存放的過程中如果收到影響,那么則會導致材料本身發生變化,會出現生銹現象,如果不及時進行處理,那么則會逐漸腐蝕材料,導致金屬材料表面不光滑,內部結構不完成,嚴重影響金屬材料的實際使用。在日常工作中,需要對金屬材料保管加以關注,還需要定期或者不定期的進行清理,對于還沒有使用的原材料要將表明上所存在的鐵銹進行清理,然后再投入使用。對于已經妥善保管的金屬材料,可以在表層涂抹防銹涂層,避免材料的形狀以及結構發生變化。與此同時,如果不及時將金屬材料的鐵銹及時清理掉,那么則會導致對環境產生污染,甚至對人員造成事故[4]。舉例說明:在2005年廣東某一家石油化工車間出現爆炸,造成多人傷亡,設備損害,之所以產生這種現象的原因則是缺乏對日常設備的管理與檢查,管道出現銹蝕,沒有經過處理,在長期腐蝕中出現慢性病。
在金屬材料熱加工中還會出現另外一個問題,即出現開裂情況,這種情況同樣會對金屬材料的性能造車能夠影響,之所以產生開裂現象的原因是由于在熱加工過程中溫度忽高忽低,所以相關人員在熱加工工藝處理的過程中,需要控制好溫度,提高材料的韌性承受能力,形成結晶。
五、金屬熱處理工藝未來的發展
在當前社會經濟以及科學技術的不斷發展下,金屬材料熱處理加工已經成為了現階段十分重要的組成內容,但是在大多數金屬材料熱加工的過程中,會出現斷裂現象,這種情況則會嚴重影響了材料再結晶的效果[5]。因此在金屬材料熱處理加工的時候需要對溫度加以控制,使其形成結晶。從另外一個角度分析,科技在發展,在進步,工業、農業在發展過程中離不開機械設備,金屬材料熱處理已經發展成為了最為主要的任務與內容。熱處理行業看似比較良好,但是卻存在危險性,且金屬以及金屬材料需要進行高溫加工,很多生產加工設備在運行如果不更新換代,那么則會存在非常多的安全隱患,且在金屬材料高溫加工以及加熱的時候會產生有害氣體,這些有害氣體如果被人們吸入到體內,則會威脅人體健康。熱處理行業屬于污染型行業,在進行處理的時候需要考慮環境問題,并且不應該構建在居民區以及商業區,避免對人類造成傷害。
結語:
綜上所述,在科學技術的不斷發展下,我國工業技術水平越來越高,其中金屬材料熱處理已經達到了全新的發展水平,且提高了金屬材料的有序發展與進步。
參考文獻:
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關鍵詞:金屬材料;教學改革;學習興趣
DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.13.224
作為一門專業基礎課程,《金屬材料與熱處理》對于學生來說至關重要,其主要研究的是金屬材料的相關知識,包括金屬材料成分以及組織等等。金屬材料熱處理,通常情況下是通過改變金屬材料的成分和組織形式來實現金屬材料的熱處理,從而達到我們預期的目的。通過該門課程,學生能夠對金屬材料的性能有所了解,并在此基礎上熟練掌握金屬材料熱處理的工藝方式。因此我們必須對《金屬材料與熱處理》該門課程進行教學改革,進一步提高學生的學習積極性,實現教學的可持續發展。
1 培養學生學習興趣,提高學生注意力
教師在具體教學活動中,應當從學生的實際情況出發,靈活的應用多元的教學方式,使學生掌握金屬材料熱處理的相關技能。例如教師在教學活動中,可以通過舉例論證和類比論證等方式實現教學,將教學內容從學生的生活實際有機結合在一起。在向學生介紹金屬材料時,教師應當避免概念的照搬,應從學生的生活情況出發舉例論證,例如易拉罐是用鋁做的,電視線是銅芯的,金項鏈是金做的等等,這樣可以使廣大學生了解金屬材料的性質,并明確金屬材料的應用范圍。與此同時,教師還一可以將所要教授的內容同我國歷史實際情況結合在一起。眾所周知,“淬火”這一概念早在我國古代時期就已經興起,并以熱處理的發展史為線索得到了進一步的發展,在講述著一支試試,教師就可以引用三國時期諸葛亮帶兵打仗這一典故,將這一支是灌輸給學生。這樣有利于培養學生的學習興趣,進一步提高學生學習的注意力,使學生養成良好的學習習慣。
2 加強實驗教學,打造校企合作教學模式
《金屬材料與熱處理》單門課程存在較為嚴重的重理論輕實踐現象。理論課程占所有課程的比重為3/4以上,而實踐課程的學時占所有課時的比重僅為1/4,這種現象導致學生實踐能力不強,學生學習興趣不高的現象。很多學生表示,在其看來《金屬材料與熱處理》這門課程僅僅是一門理論課程,考試時僅注意理論知識的學習就可以達到很高的分數,這在一定程度上造成了學生對該門課程的認識偏差。為此,各院校應當進一步加強實驗室建設,為廣大學生添置大量的實習實驗設備,并在此基礎上將教室搬到實驗室,這樣做一方面可以滿足學生不斷提升自身實踐能力的需求,另一方面,也可以進一步加強對學生的培訓力度,可以說是一舉多得。與此同時,各院校還應當與企業進行聯系,打造校企合作教學模式。之所以這樣做的主要原因在于,該門課程的絕大多數實驗難以在學校實現,需要企業參與到教學活動中來,這樣可以彌補院校實驗能力不足的問題。教師在校企合作模式中,應當充分發揮自身的作用,帶領學生到企業進行實習,了解企業的運行模式以及企業在金屬材料熱處理中的發展趨勢,并其帶頭作用,與學生進行廣泛的溝通和交流,了解學生在學習過程中遇到的問題并給予解決,這樣學生能夠快速的掌握該門技術。
3 建立全方面的評價體系,加強對學生的評價
傳統考核評價大多以知識評價為主,紀在學期末的時候,通過一張試卷了解學生的學習情況,這種考核模式雖然能夠體現學期內該門課程的教學水平,但也暴露出一些問題,例如導致學生對該門課程存在認識偏差,對學生考核不全面等問題。在這種考核模式下,學生僅會死讀書,而不會將所學知識應用到具體實踐當中去,這樣做不利于學生的成長。筆者通過長期的研究與實踐認為,評價體系應當成為公認的衡量教學效果的標準,應對學生的實際情況進行全面考核,只有這樣才能夠發揮其應有的作用。為此應當建立健全評價體系,將課堂考察和課堂提問以及口頭測驗和實踐活動等內容融入到課堂評價體系中,增強廣大學生的自律意識,進一步提高其主動學習的積極性,使學生做到認識自我,不斷的調整自我,促進學生發展。除此之外,在考核命題上,廣大教師應當做到與職業資格考試接軌,盡可能的減少理論考核內容,增加主觀分析類型的考核,使學生在學習理論知識的基礎上,能夠對行業資格考試有所了解,并實現對學生理論與實踐技能的全方面考察。
4 結語
總而言之,我們可以通過舉例教學和類比教學等方式實現學生注意力的集中,充分調動學生學習的積極性,培養學生的學習興趣,活躍課堂氣氛。當然我們也應當充分意識到,羅馬非一日建成,《金屬材料與熱處理》該門課程的教學改革也非一日之功,但千里之行始于足下,我們可以從點滴小事做起,通過調動學生學習積極性等方式使學生感知知識,牢固的掌握知識。
⒖嘉南祝
[1]楊超,王瑞花,宋杰光,李世斌.地方高校《金屬材料與熱處理》課程教學改革探索[J].科技資訊,2015(27):165-166.
[2]游濤.基于S-O-R理論的金屬材料與熱處理教學改革[J].中國冶金教育,2012(03):18-20.
關鍵詞:熱處理 工藝 技術 展望
前言
金屬材料熱處理工藝繁復多樣,熱處理的技術也變化多端,就現代科技技術發展來看,金屬材料熱處理有著許許多多的方式,但是從其根本性質上來說,行內人士往往將其分化成兩大步驟,即組織內部結構改變以及表面結構優化,無論是何種新興工藝、何種變革技術,也無論是改變金屬材料的外表組織,還是改變材料的內在結構,所有的工藝以及技術都是圍繞著這兩大核心步驟開展的,所以在本文當中,筆者針對兩大核心步驟,針對具體的問題,進行了核心的分析。
1.金屬材料熱處理新工藝與技術
1.1熱處理新工藝
近年來熱處理新工藝不斷涌現。例如,離子束表面改性,其優點是不改變金屬表面化學成分,尺寸無明顯變化,不需化學用劑,也不會產生有害氣體;強烈淬火技術可避免鋼件開裂,減少畸變,顯著提高鋼材力學性能,延長零件的使用壽命;環己烯滲碳,此技術的優點是工件十分干凈,可避免晶界氧化,齒根硬度可達到節圓齒面硬度的90%以上,滲劑用量很低,滲層均勻,工件畸變小,可提高滲碳溫度;鋁合金的熱等靜壓固溶時效復合處理可消除鋁合金鑄件孔隙和縮短工藝周期,降低生產成本,同時提高鑄件的力學性能;微波滲碳可使熱處理工藝實現更精確。
1.2熱處理新材料
目前,熱處理新材料主要是生態淬火劑。所謂生態淬火劑就是以植物油為基本加入添加劑的天然淬火油。常用淬火劑的有水、鹽水、熔鹽、冷熱礦物油和聚合物溶液,還有Ni3Al金屬間化合物和APM和APMT合金。Ni3Al金屬間化合物是一種新型爐內抗滲碳耐熱構件材料。采用Ni3Al構件可以減少爐子維修次數,縮短工藝周期,提高熱處理工件壽命、提高滲碳溫度、節能效果顯著,但是因為其脆性大未得到實際應用;APM 和APMT合金是用A-1粉末通過熱等靜壓、燒結和深拉延出來的。用AT1合金制造的電熱和燃氣輻射管比一般耐熱合金能經受雙倍的熱流。
1.3新傳感技術
最新發展的傳感技術有氧探頭Oxymess,用于滲氮和氮碳共滲氮勢測控的TiO2氧探頭;氮勢傳感器HydroNit,跟蹤滲氮過程的傳感器KiNit;測控淬火槽工作狀態的Fluid Quench 傳感器;氣冷淬火的Heat Flux傳感器;真空滲碳碳勢傳感器等。
2.金屬材料熱處理工藝與技術的展望
現代的金屬材料熱處理工藝經過多年的發展已然成型,現在最為主流的熱處理新工藝主要包括有以下四種:可控氣氛熱處理、形變熱處理、表面氣象沉積技術、真空熱處理技術,這些技術都有其自身的優點以及缺點,由于篇幅有限,筆者僅對可控氣氛熱處理進行分析,對其優劣程度進行探討,希望在一定范圍內對金屬材料的技術進行展望。
可控氣氛熱處理是近年來成熟的金屬材料熱處理技術這一,是一種通過對爐內的氣溫控制從而控制金屬材料熱處理程度的方式。也是一種通過還原、滲碳等方式從而改變金屬材料表面組織的經典方式之一。工藝當中所提到的保護氣氛,是一種可控性的能夠有效防止金屬表面氧化損耗的氣體介質,可控氣氛有著以下五項優點是:第一,優化金屬材料表面,通過可調控的方式,調控便面的完善功能,從而控制剛性程度以及柔性程度的完美融合,從而保障金屬材料表面的優越性;第二,對鋼件金屬材料的保護程度大大提升,由于鋼件材料在熱處理加工的過程當中氧化嚴重脫碳程度超標,所以一般的熱處理工藝無法最大程度的保障鋼件材料的表面剛度,而可控氣氛熱處理卻能完美的做到這一點,不僅能夠起到保護作用,甚至是能完美的避過這一缺點;第三,由于是對金屬材料的表面處理,所以無論是在拋光的光亮程度,還是工件的具體尺寸要求,都實現了可調控性能,最大程度的保障了工件的尺寸精度;第四,在其他熱處理工藝實踐過程當中,滲碳都是按照比例進行調控施工的,但是比例只能在理論上確保金屬材料表面的完善,卻無法做到可調控,也就是所一旦施工當中出現誤差,那么就會破壞金屬材料便面的滲碳,而可控制氣氛熱處理卻能夠在技術操作的過程當中完善這一點,從最大程度上做到了過程可調控;第五,完全實現碳穿透處理,不僅改變了表層的結構,還改變了深度組織結構,使熱處理加工工藝更加完善。在可控氣氛熱處理當中,還有一種吸熱式氣氛熱處理工藝,它的主要施展對象是高碳鋼繼進行保護。
綜上所述,我們可以在現有的金屬材料熱處理技術當中找到其未來將要發展的方向,第一無論是對組織內部的改變還是對表面化的處理,可控制是其發展的第一要素,第二金屬材料通過熱處理成型容易,但是一旦進行深層次加工也就是所謂的“精藝工件”加工,就無法改變其材料本身所帶來的具體特性,所以未來的發展方向已定要在可調節成品工件上下工夫,第三,尺寸以及完善的工藝程度是金屬材料熱處理的最主要追求,所以作為作為現代化的生產工藝來說,一方面要保障精準程度,另一方面要保障經濟程度,第四上文所提到的可控氣氛熱處理只是現代金屬材料熱處理的工藝之一,其發展雖然普及但是卻主要做用于鋼件的熱處理,局限性很大,所以在未來的金屬材料熱處理的發展過程當中,還應當針對具體材料對熱處理工藝進行改進,爭取將金屬熱處理工藝與技術普及到全方位的領域當中。
結束語
通過現代技術的不斷進步,金屬材料熱處理的工藝以及技術逐漸的靠向調整組織結構、控制表面處理兩大方向。從根本上說組織結構調整在于上文中所提到的四大步驟,這是從內部結構調整金屬材料的最好方式,比如通過控制鋼鐵的加熱溫度,將金屬原本的缺陷得以彌補,也可以提高鋼鐵的硬度和韌性,而表面處理也是類似的,一般就是:滲氮、滲碳、滲氮共滲等幾種工藝方式,將這些技術作用于金屬材料熱處理的表面,從而改變其表面構架,所以在未來的金屬材料熱處理發展當中,正確的方向應當是滿足內部穩定、構建外部優化的發展模式。
參考文獻:
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【關鍵詞】金屬材料與熱處理 課程教學 改革措施
【中圖分類號】G64 【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2013)11-0226-01
引言
隨著我國高等教育事業的不斷發展,課程教學改革已成為教育發展的重要力量。金屬材料與熱處理是一門理論與實踐并重的課程,強調教學的多元化,以實現對學生實踐能力的培養、理論知識的掌握。所以,強化金屬材料與熱處理課程的教學改革,強調學生主體地位的提出、實際能力的培養,已成為該課程教學的重要目標。同時,強化評價方式的創新,以多元化的評價方式呈現考核機制,更有助于教學的改革發展。筆者結合多年的教學經驗,對金屬材料與熱處理課程教學改革,提出以下改革的看法。
1.以培養學生實際能力為導向,強化教學改革中學生的主體地位
技術材料與熱處理課程教學,強調以培養學生實際能力為導向,將所學的學科知識轉變為實踐的能力,這是課程教學改革的重點。而教學改革中學生主體地位的強化,是踐行學生能力培養目標的有力支撐。特別是針對不同的教學內容、整合學生的個性特點,基于多元化的教學方法進行教學,是培養與提高學生實際能力的重要體現。
1.1問題教學法 問題教學法體現“學生為主、教師為導”的教學思想,強化學生主體地位下的主動學習。對于金屬材料與熱處理課程,具有較強的理論性,這就強調教師在教學的過程中,應該結合生活實際、生產,將理論性強的知識放置于具體內容之中,并提出相關的問題,以“設問”的方式呈現教學過程。相比于傳統的教學方法,問題教學法強化了師生間的互動交流,符合大學生的求知、探索與獨立的個性發展需求,有效的提高教學效果。
1.2啟發式教學 金屬材料與熱處理課程的知識系統較強,知識銜接緊密,強調新舊知識的有效授課。在實際的教學活動中,教師要舊知識的溫故知新,順暢學生所習知識的內部聯系,以便于學生系統的學習。所以,教師以啟發式的教學開展教學活動,循循善誘,幫助學生在學習新知識的同時,有效的鞏固舊知識。例如,教師在“鋼的熱處理加熱和冷卻的轉變”教學中,可以先及時地對相關的舊知識進行復習,如復習Fe-Fe3C相圖,講解Al、Acm是鋼在極緩慢加熱與冷卻條件下的臨界點。而從實際情況拉看,鋼在加熱與冷卻的條件下,存在一定的滯后性,并以此作為教學的啟發點,引導學生進行多元化思考。
1.3精講多練 精講多練是依托金屬材料與熱處理的課程內容特點,強調以學生實際出發,注重教材內容價值的。教師精講可以做到有的放矢,突出教學重點,并將課程難點進行巧妙的分散,便于學生對知識的整體把握與理解。同時,課堂教學是在有限的空間與時間下進行,要讓學生在有限的維度中獲取最多的知識,需要教師將重點講透、將課程內容主次分明的呈現,并培養學生獨立思考的能力。對于多練,是知識鞏固與學生思維發展的重要途徑。教師應強化金屬材料、熱處理工藝等內容的實際應用,并在多練的強化模式下,促使學生在鞏固知識的同時,習得良好的動手能力。
2.以“學生全面發展”為目標,依托多元化的評價方式改革教學
隨著課程改革的不斷深入,改革評價方式,突出學生全面發展的教學目的,已成為金屬材料與熱處理課程教學改革的重要體現。金屬材料與熱處理課程強調實踐教學環節的不斷強化,這就需要在評價方式上進行轉變,以適應學生全面發展的需求。在傳統的評價方式中,側重理論知識的考核,這就造成學生為應付考試,考前突擊的死記硬背,對知識的應用方面十分欠缺,以至于無法形成技能,與《金屬材料與熱處理》課程教學目標相脫節。
對此,在課程教學改革中,評價方式要著眼于學生的全面發展,切合課程教學目標,這樣才能實現教學改革的有效性。在評價方式上,要體現“教考分離”的形式,這樣可以促使師生在無壓力的前提下,教師積極提高自身教學質量,學生積極參與學習。同時,對于實踐教學的考核,應該強調評價的多元化。例如,將考核成績分為兩個部分,平時成績和期末實踐考核,且各站50%。其中,平時成績包括:出勤情況、學習態度、課外作業等;期末實踐考核主要針對實際生產,對典型材料的設置、實用型零件的熱處理等實踐內容進行考核。通過科學系統的考核方式,實現理論與實踐教學的并重開展,促使學生全面發展。
3.強化教師隊伍建設,建立高素質的教師隊伍
金屬材料與熱處理課程是一門理論與實踐并重的課程,對教師的專業知識、實踐能力有一定的要求。教學改革不斷前行的過程中,強化教師隊伍建設,無疑是推動教學改革發展的有力支撐。教師隊伍應該具備良好的專業素養,知識過硬、技能精湛,這樣才能有效地培養學生的全面能力,符合金屬材料與熱處理課程的教學需求。
3.1強化教師實踐培訓,提高教師的實踐能力 金屬材料與熱處理課程具有較強的實踐性,這就強調教師自身需要具備良好的實踐能力,這樣才能更好地實現課程教學的全面開展。通過相關的教師實踐培訓,強化教師的實踐能力,并形成教師良好的實踐素養,這樣更有助于教師在教學中指導學生開展實踐訓練,提高金屬材料與熱處理課程的實踐教學效果。
3.2強化教師教學技能,培養教師良好的職業素養 金屬材料與熱處理課程教學改革,關鍵在于教師隊伍的建設。其中,教師教學技能的強化,無疑是強化課程教學改革的重要支撐點。教師應該具備良好的教學技能,并有扎實的專業知識,這樣更有助于教學改革的推進。
結束語
綜上所述,金屬材料與熱處理課程的教學改革,立足于學生主體地位的突出、實際能力的培養,并通過評價方式的創新、教師隊伍的建設為依托,強化教學改革的有效。這樣,才能促使金屬材料與熱處理課程改革的有序開展,培養學生的綜合能力。
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隨著我國經濟的快速發展,工業生產技術得到很大提高,較高的機械性能能夠發揮出金屬材料最大的潛能。為了滿足生產需求,需要通過熱處理工藝改變金屬材料的機械性能,所以必須加強對熱處理工藝的研究,處理好金屬材料和熱處理工藝之間的關系,獲得最佳的生產效果。作為設計人員需要根據金屬材料的特性和組成成分,選擇最佳的熱處理工藝,實現二者之間的有機結合。文章主要對當前熱處理工藝和金屬材料之間的關系進行分析,希望能夠給相關人士提供一定的借鑒。
關鍵詞:
金屬材料;熱處理;工藝;關系
1金屬材料和熱處理發展的歷史
早在四千年前我國就已經開始使用金屬材料了,而且相比世界其他國家,我們很早就開始具有較高的熱處理水平。自從改革開放之后,我國社會經濟得到了快速發展,金屬材料的種類日益繁多,熱處理技術也得到很大提升,為我國金屬制造業、冶金業、鋼鐵業等工業做出了巨大貢獻,進一步促進了我國經濟快速發展。當前金屬材料和熱處理工藝之間的關系越來越緊密,需要相關研究人員深入探討二者之間的積極關系。
2金屬材料的基本組織和結構
雖然鋁、銅、鐵等金屬材料被廣泛使用在生產工業中,但是由于單純的某種金屬材料存在一定的缺陷,所以當前這些金屬材料的合金形式被使用的更加廣泛。當前合金內部結構主要分為兩個方面,一個是內部空間原子之間的排列情況,另一個是原子和金屬之間的結合方式??臻g原子之間排列方式的不同則會產生不同的金屬性能,所以,空間原子排列情況和金屬性能有直接關系,我們可以根據這一規律利用熱處理技術來滿足生產需求。所謂金屬材料熱處理工藝指的是在一定的介質中加熱金屬達到特定的溫度,并保持一段時間,在不同的介質下進行冷卻,達到改變金屬性能的一種工藝。熱處理工藝是一項十分復雜的加工工藝,其中任何一個因素受到外界影響而發生改變,都會影響到金屬性能的改變,所以為了能夠滿足生產工業的需要,需要做好熱處理工藝的控制,進一步提高機械性能。
3分析熱處理和金屬材料的關系
3.1分析熱處理預熱和金屬材料的切削性能所存在的關系為了能夠保證生產出來的金屬材料性能滿足需要,就必須保證在加工過程中熱處理工藝和切削性能之間保持相互配合的關系。在切削加工中可能會因為金屬材料、切削條件、加工材料等因素而產生不同程度的光潔度。在熱處理過程中不可避免的會出現一些問題,影響到金屬材料的性能,所以為了盡可能地減少加工缺陷,就需要對這些毛坯或者金屬半成品進行預熱處理,使其保持在切削加工的良好狀態,同時也保障切削材料的加工精度滿足產品要求,零件的性能也能夠進一步提高。不同的金屬材料具有不同的金相組織和硬度范圍,所以相對應的每種金屬材料都具有一個最佳的切削性能。在切削加工的過程中,有可能會因為硬度不達標而產生粘刀現象,在傾面上產生積屑瘤,這不僅影響到金屬材料的切削性能,同時也影響了零件表面的光潔度。目前,加工人員可以通過正火處理來減少粘刀問題的產生,進一步提高了切削性能。鋁合金是當前生產工業中比較常見的一種合金。在加工鋁合金時可以采用固溶處理,能夠增強鋁合金的性能,使合金內部晶粒體現出均勻的組織,這也能有效提高機械的加工精度。
3.2熱處理溫度和金屬材料切邊橫量所存在的關系材料力學性能指標之一包括了切邊橫量,切應變和切應力的比值,是材料在彈性變形比例極限范圍內以及剪切應力作用下得出來的。對材料抵抗切應變的能力有了表征的作用,模量大,材料的剛性就越強,通過熱處理,改變了材料本身的物理性質,材料的性能也發生了改變,隨之切邊衡量也應該發生變化,從而實際和設計計算的彈簧伸長量出現了一定的誤差。通過對熱處理和金屬材料切邊模量變化關系的分析,可以看出,選用彈簧鋼的工業生產中,對其進行設計計算時,要使用彈簧模量和材料切邊的模量。然而,切邊模量的取值是按照傳統的設計給出的,會導致彈簧的變形量在實際和計算中都存在著很大的誤差。因為經過熱處理后,加工的成品彈簧以及熱繞成型的彈簧,由于原子間的結合力決定了材料彈性模量的大小,彈性模量的大小受到影響原子間結合力的因素的影響。影響原子間的結合力是由合金組織、成分、溫度和形變強化等產生的。所以材料溫度在經過熱處理后發生了變化,因此在設計的時候,彈簧特性線產生的先天性誤差,是由彈性模量的變化所引起的。所以在設計計算特性線要求比較高的彈簧時,設計不能按照傳統資料給的定值,要根據載荷、工作溫度等彈簧的服役情況確定。
3.3熱處理溫度和金屬材料斷裂韌性所存在的關系在金屬材料加工的過程中,經常會出現金屬材料斷裂的現象。實際上,在外力的作用下,存在裂紋的金屬材料會抵抗裂紋的擴展,我們可以稱之為斷裂韌性。通過減少金屬晶體中的位錯現象,就能夠減小位錯密度,進而提高金屬材料的性能,使得金屬材料的斷裂韌性能力得到提升。通常情況下,主要采用細晶強化的方式來阻礙金屬晶錯。而通過熱處理工藝,能夠使得細晶強化功能得到進一步提升,實現金屬組織的再結晶,其過程是通過加熱金屬材料,使之達到非常高的溫度,然后產生等軸晶粒代替已經變形的晶粒,這一過程通常是在變性劇烈區域完成。在變形溫度達到一定的前提下,金屬材料的局部錯位密度就會累計到一個最高點,進而發生動態再結晶。因此,金屬的熱處理溫度直接關系到再結晶效果,而且這種關系十分明顯,需要加工人員能夠特別注意。為了能夠更高程度的激活原子,并使它遷移,必須保證變形金屬的加熱溫度達到一定程度,同時逐漸形成結晶。原子的擴散過程能夠獲得熱處理的控制溫度,進而提高金屬材料的斷裂韌性。
3.4熱處理應力和金屬材料應力腐蝕所存在的關系金屬材料的應力腐蝕開裂直接影響到其使用性能,所以必須引起重視。應力腐蝕開裂的產生主要是在特定的腐蝕環境以及拉伸應力的作用,金屬材料出現了脆性斷裂。金屬材料在焊接過程中會存在一些殘余應力,而這些殘余應力卻導致了金屬材料的應力腐蝕開裂。金屬材料在加熱和冷卻過程中其內部組織和性能會發生改變,導致金屬材料的表面和內部溫度存在差異,進而產生一定的熱應力,在這種情況下,金屬內部的冷卻溫度要高于表面溫度,收縮程度比表面小,使得材料內部受到拉應力影響。在金屬材料熱處理過程中,由于材料的性能發生了變化,不同部位有不同的體積,產生了組織應力。金屬材料的表面和內部都會受到不同程度的組織應力和殘余應力的影響。在熱處理過程中的冷卻速度是決定殘余應力和影響淬火質量的決定性因素之一。所以加工人員在進行金屬材料熱處理過程中應該控制好冷卻速度,盡可能地接近標準值,減少應力的產生,進而提高金屬材料的性能。
4結束語
處理好熱處理工藝和金屬材料之間的關系,能夠有效加強金屬零部件的制造水平,同時也促進其他工業生產的加工質量。伴隨著社會主義市場經濟的快速發展,相關研究人員必須不斷探索金屬材料和熱處理工藝之間的關系,提高二者結合的準確度,實現全方位的加工技術。
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